Храм Святой Троицы в рабочем посёлке Быково Волгоградской области относится к числу православных храмов, возведённых в конце XVIII – начале XIX века. Исторические данные указывают на то, что церковная жизнь в селе Быково началась значительно раньше официальной даты постройки каменного храма. Первое упоминание о культовом сооружении в этом населённом пункте относится к 1836 году, когда здесь была построена деревянная часовня. В 1843 году на её месте возвели деревянную церковь, которая после обветшания была заменена новой деревянной постройкой в 1862 году.
Современный каменный храм был сооружён в 1902 году как приписной к главной Троицкой церкви села. Архитектурные особенности здания соответствуют традициям церковного зодчества того периода: кирпичная кладка, оштукатуренные фасады, железная кровля, окрашенная зелёной масляной краской. Храм имел один большой купол, 16 оконных проёмов и двухъярусную колокольню высотой 21,34 метра. Внутреннее пространство включало иконостас длиной 29,52 метра и высотой 14,22 метра, а также четыре голландские печи для отопления в зимний период.
Церковная ограда была построена в 1907 году из камня с чугунными столбами и железными решётками. На территории храма находились захоронения священнослужителей, в том числе священников Евфимия Андреевича Покровского (1814-1889), Симеона Фомича Благовидова (1849-1898) и Викторина Николаевича Богородицкого (1853-1881).
В 1930-е годы храм был закрыт, как и многие другие культовые сооружения в СССР. Точная дата прекращения богослужений не установлена, но по аналогии с другими храмами региона это произошло в период активной антирелигиозной кампании. Здание использовалось для хозяйственных нужд, что привело к утрате части архитектурных элементов и внутреннего убранства.
В конце XX века храм был возвращён Русской Православной Церкви и постепенно восстановлен. Богослужебная жизнь возобновилась, хотя некоторые элементы исторического облика здания утрачены безвозвратно. Архитектурный ансамбль храма представляет интерес как пример сельской церковной архитектуры периода эклектики с элементами классицизма и традиционного русского зодчества.